[发明专利]一种接触面形变的传感方法和装置

说明书

技术领域：

本发明涉及机械量传感领域，尤其接触面形状及其变化的触觉传感。

背景技术：

对于触觉传感，一般都是传感压力，本发明是传感接触面的形状变化，如皮肤接触物体感知物体的形状及其变化。

发明内容：

本发明传感接触面的形状变化的基本方法示例：如图1在与1被测对象表面接触的2传感器接触面的背面(称为标记区，最好是漫反射的)，从上部4标记发射源以一定角度投射标记到标记区，在另一角度用5摄像装置拍摄3标记投影，以标记阵列在摄像装置靶面的位置变化，可以推算各标记投影的空间位置。

根据这些被确定空间位置的投影点，可以运算构成整个曲面，可以表达为整个曲面的动态变化；也可以根据这些数据作图像处理、模式识别等帮助我们了解曲面变化的性状特征；不经坐标计算，直接观看或放大观看拍摄的图像，观察接触面的变化，也是其应用的一种方式。

以初始平面或未触压时的状态所拍摄的标记阵列图像为基础，根据发射源、摄像装置和标记投影面的位置关系，发射源所发射光线本身在标记面投影的变化情况(微小的可以忽略)，计算实际工作时的各个标记点位置。例如，从参照点数起，第n行、第m列的那个标记投影，从原来标记区初始平面时的位置(摄像装置靶面的第j行第k列像素)变为靶面的第j1行第k1列像素，则可以计算出该点的空间位置，具体的计算这里不作推演。

标记的排列的确定，是以标记在不变位置的投影点为参照基点(如图2的4标记起始定位参照点，在筒体与接触面连接的边缘)，来逐个确定其他各个在变动面上的标记点，标记例如可以象国际象棋似的黑白块交叉或有色(光)无色(光)交叉。对于有明确边界的标记投影阵列，也可以通过判别边界来确定其排列。

标记的投射：

1、图案直接用光投射。即前面是透明和不透光相间的图案(例如象国际象棋棋盘)，后面用光照射，使图案投影到标记面上。

2、用互相垂直的光的干涉条纹投射。以亮条、暗条相交出现明显不同亮度等级的块(例如图5)，作为标记点。或者以条纹序号作为条纹坐标，与实际像素位置配合计算。起始条纹的确定可以借助筒与传感面连接的边缘上的固定不动点的特殊标记。

接触面上的凸起峰阻断入射光线和投影拍摄问题的解决：首先，如果具体应用的峰坡的切向角度不太大，阻断不了。如果有影响，我们可以设立多个发射源交错覆盖，例如：

1、对于发射标记的实现方法，3个角度分别发射RGB色的标记，分别计算其标记阵列的各个标记坐标，既可以增加密度从而提高精细度，又可以互相补充被阻断光线的缺失。

2、对于光的干涉条纹的实现方法，则可以在另一个对边放置另外一对光的干涉条纹发射装置，以不同色(例如RGB中的另一色)的光源发射。这样分别以2种光色阵列定坐标，作用和上面发射标记相同。

附图说明

图1是基本方法示意说明

图2是结构示意，2种标记发射源都画上了，实际仅选择用其中之一种就可以了。

图3是为配备3套以不同光色作光源的标记投射

图4是为配备2套以不同光色作光源的光的干涉条纹(每套为同色光的互为垂直的条纹)投射

图5是发射同色光的互相垂直的光的干涉条纹在标记区的投影

具体实施方式

图2、图3和图4是具体装置的形式结构示意，筒体是刚体，内里的透明体可以是透明气体或透明液体或透明弹性体，筒体上盖可以是平玻璃片或透明塑料、有机玻璃等透明类物体，也可利用做成摄像装置用的透镜，图2方形筒体的下面是近似圆柱的侧面作为传感器接触面，即图1的2传感器接触面，与筒体密封连结，制作简单，对标记定位也方便，与刚性筒体连接处的角上就可以定位参照基准点，其他标记依此定位，可以标一点特别的颜色在其上如白点或黑点或特殊颜色点等，便于摄像后识别。其他的各个标记的位置，都以与参照点的排列位置来定位，当然，也可以自动搜索标记阵列的边界来定位，而阵列与筒体的位置关系是可以固定的。图2方形筒体也可以做成圆柱等柱体，下面的接触面可以是球面的接触面。

标记的投射源和光的干涉条纹的发射源可以在透明封盖的上面。当然，也可以避开这个封盖直接探入，唯对于筒内充气体和液体的的情况需要另加密封，不如整个在大封盖的上面简洁。

本发明的典型应用是脉搏传感，与人指切脉的触感相似，视觉与触觉可以对应。与前人的指感描述可以对应。提供了一个比较全面的记录手段，和作为脉象自动辨识判断的较全面的数据基础。